MBD环境下的飞机装配工装变更技术研究

中图分类号：TH122论文编号：102870513-S086学科分类号：080202硕士学位论文MBD环境下的飞机装配工装变更技术研究研究生姓名周红学科、专业机械电子工程研究方向现代集成制造指导教师唐敦兵教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一三年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringResearchonAircraftAssemblyToolingChangeTechnologyunderMBDEnvironmentAThesisinMechanicalandElectricalEngineeringbyZhouHongAdvisedbyProf.TangDunbingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2013承诺书本人声明：所呈交的硕士学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文I摘要随着MBD（ModelBasedDefinition，基于模型的定义）技术在我国航空单位的不断推广，开发在MBD环境下快速实现飞机装配工装变更的工具是航空单位亟需解决的难题。本文针对飞机研制过程中由频繁设计更改造成的装配工装设计变更量大、质量难以保证等问题，在分析了飞机工艺MBD模型变更类型的基础上，研究了装配工装快速变更的实现方法。首先利用自顶向下的关联设计方法设计装配工装，然后运用设计结构矩阵对装配工装中变更传播进行分析，最后利用CAA（ComponentApplicationArchitecture，组件应用架构）技术在CATIA中开发了装配工装快速变更工具集，提高了装配工装设计更改效率。本文的主要研究工作如下：首先，根据课题的要求和具体情况，拟定了工具集的总体设计方案。本文介绍了MBD环境下的飞机设计制造流程，详细讨论了装配工装这一环节的设计制造流程。在阐述了产品工艺MBD模型中协调特征变更类型的基础上，提出了装配工装的设计及变更方案。其次，采用自顶向下关联设计方法设计装配工装。本文介绍了自顶向下关联设计方法的基本概念，以及它在飞机产品设计中的实施方法。在分析了装配工装设计与飞机产品设计区别的基础上，提出了自顶向下关联设计在装配工装设计中的实施方法。再次，采用基于零件的设计结构矩阵分析装配工装零件的变更传播。本文介绍了DSM（DesignStructureMatrix，设计结构矩阵）及EC（EngineeringChange，工程变更）的概念及分类，分析了设计结构矩阵在工程变更传播分析中的应用。研究了利用基于装配工装零件的设计结构矩阵以及基于关联特征的类开关模型进行装配工装零件变更传播分析的方法。最后，在以上理论的基础上，本文利用CAAC++技术在CATIA中开发装配工装快速变更工具集，并且对具体装配工装实例进行了分析，论证了该工具集的可行性和有效性。关键词：装配工装；变更；自顶向下关联设计；变更传播；CAA；MBDMBD环境下的飞机装配工装变更技术研究IIAbstractWiththedevelopmentofMBDinourcountry’saviationunits,todeveloptoolswhichcanfastenthechangingspeedoftheaircrafttoolingunderMBDenvironmentistheproblemneededtobesolved.Inthecourseofaircraftdevelopment,frequentaircraftdesignchangesresultindesignchangesofassemblytooling.Inthisarticle,differentsolutionstoachieverapidchangeoftoolingdesignareproposedbasedontheanalysisofdifferentchangetypesofaircraftMBDmodels.Top-downcorrelationdesignisappliedtoassemblytoolingdesign.Onthisbasis,DesignStructureMatrix(DSM)isemployedtomakechangepropagationpredictionsofassemblytoolingdesign.FastchangetoolsetisdevelopedwithCAAtechnology.Thechangeefficiencyofassemblytoolingdesignisimproved.Themajorresearchworkisasfollows:Firstly,accordingtothespecificcircumstancesandrequirementsoftheresearchsubject,overalldesignschemeofthetoolsetispresented.ThedesignandmanufacturingprocessofaircraftsunderMBDenvironmentisintroduced.Asapartofthewholeprocess,thedesignprocessofassemblytoolingisdiscussedindetail.Withtheanalysisofthechangetypesofcoordinativefeatures,thedesignandchangeanalysisschemesofassemblytoolingareproposed.Secondly,top-downcorrelationdesignisappliedtoassemblytoolingdesign.Thebasicknowledgeandimplementationprocessinaircraftdesignoftop-downcorrelationdesignisintroduced.Onthebasisofstudyonthedifferenceofaircraftdesignandassemblytoolingdesignthewaytousetop-downcorrelationdesigninassemblytoolingdesignisraised.Thirdly,DSMbasedonpartsisemployedtomakechangepropagationanalysisofassemblytoolingdesign.TheconceptsandclassificationsofDSMandECareexplainedandtheusageofDSMinECanalysisisresearched.ThemethodtotakeadvantageofDSMbasedonthepartsofassemblytoolingandquasi-switchmodelbasedoncorrelatedfeaturesintheanalysisofchangepropagationisstudied.Finally,fastchangetoolsetisdevelopedwithCAAtechnologyonthebasisofthetheoryabove.Anexampleofassemblytoolingisanalyzedwhichindicatesthetoolsetiseffectiveandpractical.Keywords:assemblytooling;designchange;top-downcorrelationdesign;changepropagation;CAA;MBD南京航空航天大学硕士学位论文III目录第一章绪论..........................................................................................................................................11.1课题研究背景.........................................................................................................................11.2MBD概述................................................................................................................................21.2.1MBD的产生与发展......................................................................................................21.2.2MBD数据集的组成......................................................................................................31.2.3MBD的优势.................................................................................................................41.3课题来源及研究意义..............................................................................................................51.4课题研究现状..........................................................................................................................51.5研究的主要内容及关键技术..................................................................................................71.5.1主要研究内容...............................................................................................................71.5.2关键技术.......................................................................................................................81.6本章小结..............................